2022-2023学年高二物理竞赛课件：晶体二极管及其基本电路 (2)

晶体二极管及其基本电路 04 六月 2023 模拟电子技术 2 晶体二极管及其基本电路 PN结加上电极引线和管壳就形成晶体二极管。 图1-13 晶体二极管结构示意图及电路符号 P区 N区 正极 负极 （a）结构示意图 （b）电路符号 P N 正极 负极 04 六月 2023 模拟电子技术 3 PN结的电容特性 PN 结的耗尽区与平板电容器相似，外加电压变化，耗尽区的宽度变化，则耗尽区中的正负离子数目变化，即存储的电荷量变化。 多子扩散在对方区形成非平衡少子的浓度分布曲线偏置电压变化分布曲线变化非平衡少子变化电荷变化。 一、 势垒电容(Barrier Capacitance) 二、扩散电容(Diffusion Capacitance) 04 六月 2023 模拟电子技术 4 Cj= CT + CD 结 论 Cj ≈ CD ，其值通常为几十至几百pF； Cj ≈ CT,其值通常为几至几十pF。 因为CT和CD并不大，所以在高频工作时，才考虑它们的影响。 正偏时以CD为主， 反偏时以CT为主， （如：变容二极管） 04 六月 2023 模拟电子技术 5 1-2-5 PN结的温度特性 一、温度升高，伏安特性曲线正向特性向左移，反向特性向下移。 1.保持正向电流不变时，温度每升高1℃，结电 压减小约2~2.5mV， 即 Δu/ΔT≈-(2~2.5)mV/℃ 2.温度每升高10℃，反向饱和电流IS增大一倍。 04 六月 2023 模拟电子技术 6 二、 温度升高到一定程度, PN 结不存在。 对硅材料约为(150~200)℃；对锗材料约为(75~100)℃。 由本征激发产生的少子浓度有可能超过掺杂浓度，使得杂质半导体变得与本征半导体一样。 04 六月 2023 模拟电子技术 7 1-3-1 二极管特性曲线 二极管特性曲线与PN结基本相同，略有差异。 图1-14 硅二极管伏安特性曲线 i /mA u/V (A) 0 10 20 30 -5 -10 -0.5 0.5 特性曲线是描述器件性能的图形表示。 04 六月 2023 模拟电子技术 8 一、正向特性 硅: UD(on) = 0.5～0.6V； 1.导通电压或死区电压 2. 曲线分段： 锗: UD(on) = 0.1～0.2V。 3. 小功率二极管正常工作的电流范围内，管压降变化比较小。 指数段（小电流时）、直线段（大电流时）。 一般硅：0.6~0.8V，锗：0.2~0.3V。 04 六月 2023 模拟电子技术 9 二、反向特性 2.小功率二极管的反向电流很小。 一般硅管<0.1A，锗管<几十微安。 1.反向电压加大时，反向电流也略有增大。 04 六月 2023 模拟电子技术 10 1-3-2 二极管的主要参数 一、直流电阻（静态电阻） 图1-15 二极管电阻的几何意义 ID UD Q1 RD=UD / ID RD 的几何意义： i u 0 Q2 (a)直流电阻RD Q点到原点直线斜率的倒数。 RD不是恒定的，正向的RD随工作电流增大而减小，反向的RD随反向电压的增大而增大。 参数是描述器件性能的技术指标。 04 六月 2023 模拟电子技术 11 1.正向电阻：几百欧姆； 反向电阻：几百千欧姆； 2.Q点（quiescent）（直流工作点、静态工作点）不同，测出的电阻也不同； 如：用万用表欧姆档的不同档位（×10、×100、×1K等）测得的阻值是不同的。 结 论 因此，PN结具有单向导电特性。 04 六月 2023 模拟电子技术 12 更确切地讲：二极管交流电阻rD= rj + rs ------ PN结电阻 rs ------ 体电阻+引线接触电阻 $